现代通信技术课件第10章 无线通信技术.ppt

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1、第10章无线通信技术10.1无线通信概述利用无线电波（空间电磁波）进行信息传递的通信技术称为无线通信技术。无线电波的传播具有覆盖特性。无线电波传播环境具有复杂性：可能会遇到阻挡、反射、折射、散射和绕射等影响；可能会遇到雨、雪、雾等天气因素的影响；可能会遇到天电噪声、人为噪声等噪声干扰的影响；可能会遇到系统内部和其它系统等影响。无线电波传播环境是开放的，安全性差。频率资源有限。无线通信技术可分成两类：信息传输：微波中继通信、卫星通信等；无线接入（覆盖功能）：陆地移动通信、卫星移动通信等。10.2无线传播环境及其特性10.2.1电

2、波的自由空间传播自由空间的传播损耗:实质是因电波扩散损失的能量，基本特点是接收电平与距离的平方以及频率的平方成反比。电波传播可按自由空间传播来考虑。自由空间是一个理想的空间，在自由空间中，电波沿直线传播，不发生反射、折射、绕射、散射和吸收等现象。在图10-1所示的自由空间中，设在原点有一辐射源，均匀地向各方向辐射，辐射功率为PT。经辐射后，能量均匀地分布在以O点为球心，d为半径的球面上。已知球面的表面积为4πd2，因此，在球面单位面积上的功率应为PT/4πd2。若接收天线所能接收的有效面积取为A=λ2/4π，则接收功率为通常，

3、定义发射功率与接收功率的比值为传播损耗。所以，自由空间传播损耗Lbs为若以dB表示，则有10.2.2电波传播的几何模型大气折射与等效地球半径：K=4/3电波的反射（如图10.2）VHF、UHF频段的电波传播特性典型的移动信道电波传播路径电波传播的路径损耗预测：Okumura-Hata方法为了在系统设计时,使Okumura预测方法能采用计算机进行预测，Hata对Okumura提出的基本中值场强曲线进行了公式化处理，所得基本传输损耗的计算公式如下：式中：d为收发天线之间的距离，km；hb为基站天线有效高度，m；α（hm）为移动台天

4、线高度校正因子，hm为移动台天线高度（m）。α（hm）由下式计算：中、小城市大城市大城市这套公式的适用范围为：150MHz≤f≤1500MHz，30m≤hb≤200m，1m≤hm≤10m，1km≤d≤20km，准平坦地形。10.3无线传输技术10.3.1天线基本知识天线方向性：全向天线、定向（方向性）天线波瓣宽度天线增益天线的极化天线方向图的一般形状半功率点波瓣宽度（HalfPowerBeamWidth,HPBW）2θ0.5E或2θ0.5H:指主瓣最大值两边场强等于最大值的0.707倍（或等于最大功率密度的一半）的两辐射方向之

5、间的夹角，又叫3分贝波束宽度。如果天线的方向图只有一个强的主瓣，其它副瓣均较弱，则它的定向辐射性能的强弱就可以从两个主平面内的半功率点波瓣宽度来判断。增益系数方向系数只是衡量天线定向辐射特性的参数，它只决定于方向图；天线效率则表示了天线在能量上的转换效能；而增益系数(Gain)则表示了天线的定向收益程度。增益系数的定义是：在同一距离及相同输入功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场强

6、Emax

7、2的平方）和理想无方向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0（或场强

8、E0

9、2的平方）之比，记为G。用公式表示如

10、下：式中Pin、Pin0分别为实际天线和理想无方向性天线的输入功率。理想无方向性天线本身的增益系数为1。考虑到效率的定义，在有损耗情况下，功率密度为无损耗时的ηA倍天线的极化天线的极化(Polarization)是指该天线在给定方向上远区辐射电场的空间取向。一般而言，特指为该天线在最大辐射方向上的电场的空间取向。实际上，天线的极化随着偏离最大辐射方向而改变，天线不同辐射方向可以有不同的极化。所谓辐射场的极化，即在空间某一固定位置上电场矢量端点随时间运动的轨迹，按其轨迹的形状可分为线极化、圆极化和椭圆极化，其中圆极化还可以根据其

11、旋转方向分为右旋圆极化和左旋圆极化。就圆极化而言，一般规定：若手的拇指朝向波的传播方向，四指弯向电场矢量的旋转方向，这时若电场矢量端点的旋转方向与传播方向符合右手螺旋，则为右旋圆极化，若符合左手螺旋，则为左旋圆极化。10.3.2调制技术移动通信的数字调制要求是:（1）必须采用抗干扰能力较强的调制方式（采用恒包络角调制方式以抗严重的多径衰落影响）；（2）尽可能提高频谱利用率:占用频带要窄，带外辐射要小（采用FDMA、TDMA调制方式）；占用频带尽可能宽，但单位频谱所容纳的用户数多（采用CDMA调制方式）；（3）具有良好的误码性能

12、。数字调制的性能指标数字调制的性能指标通常通过功率有效性ηp（PowerEfficiency）和带宽有效性ηB(SpectralEfficiency)来反映。功率有效性ηp是反映调制技术在低功率电平情况下保证系统误码性能的能力,可表述成每比特的信号能量与噪声功率谱密度之比：